POSGEO - Mestrado (Dissertações)

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Abordagem qualitativa e quantitativa de encostas urbanas aplicada a dois taludes no município de Vitória.
(2012) Souza, Jaime Mesquita de; Sobreira, Frederico Garcia
As análises de estabilidade têm sido executadas através de levantamentos que levam em consideração as feições de estabilidade observadas em campo, ou seja, levantamentos de cunho qualitativo. Estes levantamentos são realizados em alguns municípios do Brasil com um histórico de sucesso. O histórico positivo dos trabalhos de cunho qualitativo é proveniente da continuidade destes trabalhos e da qualidade do seu corpo técnico. Excetuando-se Vitória, os demais municípios citados e o estado de São Paulo possuem trabalhos de cunho quantitativo como avanço nos estudos de análise de risco. Essencialmente os trabalhos quantitativos apresentam avaliações do risco através de dados geotécnicos oriundos de ensaios de campo (sondagens geotécnicas, permeabilidade, geofísica, etc.) e de laboratório (ensaio granulométrico, limites de Atterberg, adensamento, mineralógico, resistência, etc.). A união dos dados gerados através de anos de levantamento de campo dos condicionantes dos movimentos de massa (atuação da água, geometria do processo, atuação antrópica, etc.) juntamente com os dados gerados dos ensaios geotécnicos (ângulo de atrito, coesão, permeabilidade, composição mineralógica, etc.) e o caminho a ser tomado pelos municípios para a construção do conhecimento consolidado do risco geológico. A consolidação do conhecimento do risco geológico apresentará benefícios para entendimento dos processos e principalmente para a execução das soluções de estabilização, proporcionando dados qualitativos e quantitativos mais realista. Esta dissertação apresentará os resultados de ensaios geotécnicos e uma análise integrada com o levantamento de campo em dois taludes de diferentes características geológicas e de intervenção antrópica, culminando na definição dos condicionantes para a ocorrência de escorregamentos e do fator de segurança. Por fim, é apresentada uma visão critica do trabalho executado em Vitória na questão do risco geológico e na utilização deste trabalho na elaboração dos projetos para melhoria da infraestrutura nos assentamentos precários.
Adensamento de rejeitos de mineração com drenos sintéticos : estudo de caso.
(2021) Lopes, Nancy Raphaela Souza; Ferreira, Lucas Deleon; Gomes, Romero César; Ferreira, Lucas Deleon; Urashima, Denise de Carvalho; Vidal, Delma de Matos
A execução de obras geotécnicas em solos compressíveis é um grande desafio, considerando os baixos valores de resistência ao cisalhamento, a alta compressibilidade e o elevado tempo de adensamento destes materiais. Assim como observado para os solos naturais, os rejeitos também passam pelo processo de adensamento e, geralmente, os rejeitos finos, por apresentarem baixa permeabilidade, passam pelo processo de adensamento de forma lenta e gradual, podendo ser comparados aos solos compressíveis naturais. Atualmente, levando-se em consideração os grandes volumes de rejeitos gerados e as restrições existentes para a implantação e/ou ampliação de barragens, assim como, a necessidade de fechamento de algumas estruturas existentes, a técnica de desaguamento de rejeitos a partir do processo de filtragem e a sua disposição sob a forma de empilhamento tem sido amplamente estudada e tem se mostrado como uma tendência dentro dos empreendimentos minerários. Um grande desafio que vem sendo avaliado é a disposição dos rejeitos filtrados sobre os reservatórios das barragens de rejeitos existentes, ou seja, sob solos pouco consistentes, inconsolidados e com baixa capacidade de suporte, sendo uma solução para o aproveitamento volumétrico destas estruturas, bem como para os projetos de fechamento. Este trabalho apresenta um estudo de caso de um projeto de fechamento e cobertura de uma barragem de rejeitos de ouro, por meio da disposição de rejeito desaguado sobre o reservatório atual, sob a forma de aterro compactado. Para a aceleração dos recalques por adensamento do material depositado no reservatório e, consequentemente, do seu ganho de resistência, foram dimensionados drenos sintéticos verticais (PVD - Prefabricated vertical drain), ou geocompostos drenantes, a serem instalados em malhas quadradas ao longo de todo reservatório. O trabalho também contempla a especificação da instrumentação geotécnica para monitoramento do comportamento do rejeito frente ao lançamento do rejeito filtrado no que se refere à dissipação de excessos de poropressão e ocorrência de recalques. Por meio do software GeoSlope, foram realizadas análises de estabilidade e de tensão x deformação do reservatório, considerando as características de implantação do projeto. Os estudos geotécnicos apresentaram fatores de segurança satisfatórios e mostraram a eficiência do PVD no que diz respeito à aceleração dos recalques e à dissipação das poropressões.
Análise crítica da metodologia de traçadores químicos fluorescentes para estudo da influência hídrica ao entorno de cavidades ferríferas: estudo de caso Serra do Norte, Carajás/PA.
(2020) Ferreira, Bruna dos Santos Cezar; Lima, Hernani Mota de; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Lima, Hernani Mota de; Gomes, Guilherme José Cunha; Brandi, Iuri Viana
No Brasil, a expansão das minas de minério de ferro e a riqueza espeleológica em rochas ferruginosas chamou a atenção de pesquisadores e agências ambientais que passaram a cobrar das mineradoras investimentos em estudos para preservação e mitigação dos impactos das atividades nos ambientes cavernícolas. A Resolução CONAMA nº 347 de 2004 estabelece a área de influência mínima sobre o patrimônio espeleológico identificado. Neste contexto, o estudo de conexões hídricas no entorno das cavidades faz parte de um projeto cujo objetivo principal é o entendimento da dinâmica hídrica no entorno de 34 cavidades naturais subterrâneas em formações ferríferas bandadas e cangas lateríticas localizadas nas minas da Serra Norte, Carajás/PA. Neste projeto foram realizados procedimentos experimentais ao longo de 5 anos com aplicação de traçadores químicos fluorescentes, com diferentes espaçamentos, em regiões de operações de mina, para análise da presença dos traçadores no interior de cavidades. Os resultados apontam que cavidades menores e mais rasas tem influência hídrica local e que a presença de solo e vegetação tendem a reduzir a conexão hídrica. A velocidade de fluxo pela canga é muito influenciada pelo volume de canga entre os pontos de injeção e de amostragem em decorrência das descontinuidades cársticas e fissurais deste meio. Em adição, o cuidado durante a coleta das amostras por parte dos colaboradores de campo e a presença antrópica e de animais no interior e no entorno das cavidades são de considerável relevância.
Análise da aplicabilidade da classificação MCT na execução de bases rodoviárias com utilização de solos lateríticos estabilizados.
(2018) Oliveira, Felício Geraldo de; Pereira, Eleonardo Lucas; Pereira, Eleonardo Lucas; Fernandes, Gilberto; Marques, Geraldo Luciano de Oliveira
No Brasil, as rodovias desempenham um importante papel para o desenvolvimento econômico e social da população. A rede rodoviária federal e as estaduais, juntas, alcançam uma extensão de 381.628,80 km e a redes municipais aproximadamente 1.339.126,9 km, segundo o Sistema Nacional de Viação, versão 2015. Desse total, grande parte ainda não está pavimentada e outras são consideradas apenas como planejadas. A grande extensão de rodovias que necessitam ser implantadas, pavimentadas ou restauradas, revela a importância de se estudar soluções que permitam a redução do custo das obras rodoviárias. Para isso é fundamental o conhecimento das propriedades dos solos lateríticos, típicos das regiões tropicais, como o Brasil e a adoção de novas técnicas mais adequadas às suas características. Normalmente a comprovação do caráter laterítico ou não laterítico dos solos é realizada através de um ensaio de análise química, a determinação da relação sílica-sesquióxidos, que consiste numa relação entre o teor de sílica e a soma dos teores dos óxidos de ferro e de alumínio, entretanto esta pesquisa visou avaliar a possibilidade de utilização da classificação MCT, para esse fim. Nesse sentido, este trabalho analisa a aplicabilidade da classificação MCT, para comprovação do caráter laterítico ou não laterítico, de dezesseis misturas de solos. As dezesseis misturas foram montadas através de combinações entre os materiais de duas jazidas de cascalho laterítico, uma jazida de latossolo vermelho amarelo, de textura média e uma jazida de latossolo vermelho, de textura argilosa, coletadas nas proximidades da rodovia BR-251/MG, na região noroeste de Minas Gerais. Posteriormente as misturas foram separadas em três grupos, de acordo com o seu enquadramento nas faixas granulométricas prescritas nas normas do DNIT,para execução de base estabilizada granulometricamente, com ou sem utilização de solos lateríticos. Os resultados da classificação MCT foram comparados com os resultados obtidos através da relação sílica-sesquióxidos e algumas amostras foram submetidas aos ensaios de difratometria de raios-X e microscopia eletrônica de varredura, para auxiliar a análise. Todas as misturas foram submetidas aos ensaios de Compactação e Índice Suporte Califórnia, para avaliação da expansão e da resistência mecânica. Os resultados mostraram que as misturas que se enquadram nas faixas A ou B, concebidas para execução de base com solos lateríticos, embora constituídas por uma fração argilosa com mais de 25% passando na peneira nº 200, apresentam valores de ISC suficientes para sua utilização em bases de pavimentos rodoviários, para Número N ≤ 5 x 106, ou para Número N > 5 x 106. As misturas que não se enquadram em nenhuma faixa granulométrica apresentam baixos valores de ISC, abaixo dos exigidos pelas normas para execução de base, e as que se enquadram na faixa D, tradicional, apresentam valores de ISC superiores a 80, suficientes para a construção de bases com Número N > 5 x 106. Finalmente, os resultados da Classificação MCT coincidem com os resultados inferidos através da determinação da relação sílica-sesquióxidos, para quinze das dezesseis misturas estudadas, mostrando a possibilidade da tecnologia MCT vir a ser utilizada como pratica rotineira.
Análise da aplicabilidade do recurso "sistema de juntas" na modelagem por elementos finitos de maciço rochoso foliado.
(2021) Duarte, Andyara Pinto; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Gomes, Guilherme José Cunha; Aquino, Iure Borges de Moura
Visto a complexidade do estudo da mecânica das rochas em maciços rochosos anisotrópicos foliados escavados em profundidade, estre trabalho propõe a discussão da aplicabilidade da utilização de um sistema de juntas na representação do caráter foliado de um maciço Xistoso, localizado a 1250 metros de profundidade em uma mineração de Ouro de grande porte no Quadrilátero Ferrífero – MG, Brasil. Para isso são instrumentadas seções de uma escavação orientadas em direções distintas para medição de deslocamentos de pontos em seu entorno. Os resultados são confrontados com resultados obtidos por modelagem numérica de um maciço nas mesmas condições. Nas simulações o caráter foliado do maciço é representado por um sistema de juntas. Nessa análise, verifica-se a compatibilidade entre a dimensão de deslocamentos obtidos em campo e calculados em modelo e entre o posicionamento das zonas de maior deslocamento no entorno da escavação obtidos em campo e calculados em modelo quando utilizado um sistema de juntas. É discutida a eficácia de dois softwares (Phase2 e Adonis) distintos quando utilizado um sistema de juntas na representação do maciço foliado e a influência de cada parâmetro de entrada referente às juntas nos resultados de modelo e são indicados valores que melhor se aplicam a realidade de campo. Em síntese, a utilização de um sistema de juntas para representação do caráter foliado do maciço aproxima o modelo da realidade indicando as regiões afetadas pelo caráter anisotrópico da rocha enquanto apresenta valores de deslocamentos maiores que os observados em campo. Entende- se que a localização relativa dos maiores deslocamentos no entorno de escavações é altamente influenciada pela inclinação das juntas se dando principalmente onde o plano de foliação tangencia a escavação, e pelos parâmetros rigidez e ângulo de atrito entre elas. A diminuição do ângulo de atrito e dos valores de rigidez entre as juntas favorece a correspondência entre as regiões de maior deslocamento notadas na instrumentação e aquelas simuladas. Além disso, foi comprovada a possibilidade de utilização do Software gratuito Adonis 3.0 em modelos semelhantes.
Análise da capacidade da via permanente do Corredor Centro Sudeste para possíveis estudos de aumento de carga por eixo.
(2019) Silva, Diógenes Segantini da; Fernandes, Gilberto; Fernandes, Gilberto; Ferreira, Lucas Deleon; Silva, Rodolfo Gonçalves Oliveira da
A agricultura brasileira atravessa por forte crescimento, o qual continuará pelos próximos dez anos. A tendência será de aumento na exportação, frente ao consumo interno. O Corredor Centro Sudeste da empresa VLI S.A. é constituído por uma ferrovia que liga terminais no interior do Brasil ao porto de Santos. Esse é uma das principais rotas de exportações brasileiras, justificando um investimento de renovação de via permanente, para modernizar a ferrovia entre as cidades de Uberaba (MG) e Campinas (SP). Esse processo consiste em um aumento do perfil de trilho, substituição dos dormentes de madeira por concreto, alteração dos sistemas de fixação e aumento da camada de lastro, buscando aumento de confiabilidade e disponibilidade. Frente a essa reconfiguração, surgiu a oportunidade de estudar um possível aumento 10,0% da carga por eixo, o que se tornou o objetivo principal deste estudo. Foi escolhido um trecho experimental para coleta de amostras de solos das camadas de subleito, sublastro e lastro, e realizados ensaios geotécnicos. Foram obtidos dados da ferrovia junto a empresa. Com a base de dados formada, foram dimensionadas as tensões atuantes no pavimento utilizando métodos empíricos e mecanicistas. Os resultados das tensões pelo método empírico apresentaram valores mais conservadores. O método mecanicista foi realizado através do software Ferrovia 3.0, o qual apresentou as tensões em diversos pontos das camadas do pavimento, dado a sua malha de elementos finitos. As tensões foram verificadas em três cenários distintos, sendo eles considerando a ferrovia antes da renovação (25 t/eixo), após a renovação com 25 t/eixo e com 27,5 t/eixo. Foi calculada a tensão admissível do subleito para os diversos cenários utilizando o método de Meyerhoff e Hanna. Concluiu-se que a renovação de via não foi suficiente para o aumento de carga sugerido. Frente ao resultado, alternativas foram avaliadas, aprofundando-se na possibilidade de um novo aumento da camada de lastro em 5,0 cm. A tensão admissível do subleito para esse novo cenário foi de 0,84 kgf/cm², e o resultado da tensão obtida foi 1,11 kgf/cm². O resultado foi inferior ao limite, e não possui fator de segurança. Logo, não foi recomendado o acréscimo de carga. Foi sugerido a reconfiguração das camadas de subleito e sublastro.
Análise da influência de barreiras hidráulicas no padrão do fluxo e na estabilidade de taludes de cavas a céu aberto de minas de ferro do Quadrilátero Ferrífero, MG.
(Programa de Pós-Graduação em Geotecnia. Núcleo de Geotecnia, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto., 2009) Ventura, Leonardo Carvalho; Bacellar, Luis de Almeida Prado
Camadas menos permeáveis, diques e até mesmo descontinuidades podem atuar como barreiras hidráulicas, interferindo no padrão de fluxo hídrico e com reflexos deletérios na estabilidade dos taludes de mineração. Neste sentido, este trabalho objetivou analisar as possíveis influências que os filitos da formação Batatal proporcionam, atuando como barreiras hidráulicas, tanto no padrão do fluxo hídrico, como também, na estabilidade dos taludes das cavas finais das minas do Tamanduá, Pico e Capitão do Mato, situadas no Quadrilátero Ferrífero (MG). Para tanto, foram levantadas características geológicas, geotécnicas e hidrogeológicas das unidades geológicas, e realizado o modelamento matemático do padrão do fluxo e da estabilidade dos taludes globais sob diversas condições possíveis de condutividade hidráulica dos filitos. Estas análises foram realizadas através dos programas SEEP/W® e SLOPE/W®, neste caso aplicando o método de equilíbrio limite, com os procedimentos de Bishop, Janbu e Morgenstern Price. Fundamentadas nos resultados obtidos nas análises, as possíveis influências nas condições de fluxo e nos coeficientes de segurança das seções dos taludes das minas foram avaliadas e discutidas. O grande número de variáveis e incertezas dificultou o perfeito entendimento dessas influências. Mesmo com todas estas dificuldades, foi possível concluir principalmente que: a análise da condição de estabilidade acoplada com a análise de percolação se mostrou eficaz para o objetivo proposto; a utilização de curvas características de condutividade indiretamente estimadas é preferível que assumir-se recarga uniformemente distribuída por todas as unidades geológicas; as componentes verticais de fluxo são relevantes para o nível de segurança de taludes e podem condicionar rupturas locais; o emprego dos valores de permeabilidade obtidos por retro-análise (cenário 1) em modelos bidimensionais de fluxo sugere a possibilidade de ocorrer um fluxo considerável pela Formação Batatal.
Análise da influência do teor de ferro no potencial de liquefação de um rejeito de mineração.
(2019) Arruda, João Paulo Aparecido; Pereira, Eleonardo Lucas; Pereira, Eleonardo Lucas; Gomes, Romero César; Minette, Enivaldo
Nos últimos anos, a alta produção e o beneficiamento mineral têm gerados grandes volumes de rejeitos que se tornam grandes desafios para a Geotecnia, no que tange à eficiência e à segurança dos locais em que são depositados. Considera-se que esses subprodutos da mineração possuem características geotécnicas semelhantes aos solos arenosos, apesar das diversas peculiaridades, destacando-se que os sistemas de disposição de rejeitos mais utilizados são os aterros hidráulicos. Esses locais estão sujeitos ao fenômeno denominado liquefação, ligado à perda de resistência em materiais saturados e fofos quando submetidos aos processos de deformação. O gatilho do fenômeno pode ocorrer de forma dinâmica, podendo provir de vibrações ou eventos sísmicos ou ser desencadeado por carregamento estático. Nesse contexto, esse trabalho tomou como objeto de pesquisa a região do Quadrilátero Ferrífero, a fim de se avaliar a influência do teor de ferro no potencial de liquefação estática de um rejeito de minério de ferro por meio de ensaios de laboratório. A importância da pesquisa justifica-se dada a necessidade de buscar o entendimento das diversas variáveis que potencializam a liquefação, causa de diversos acidentes ambientais ao longo dos anos, visando-se evitar possíveis rupturas e impedir perdas de vidas humanas e degradação ambiental. Para avaliação do potencial de liquefação foi coletada uma amostra de rejeito com alto teor de ferro, a qual foi dividida e submetida às reduções de teor do elemento. Dessa forma, foram geradas amostras com variáveis teores de ferro. Foi realizado um amplo programa experimental com avaliações de liquefação a partir de ensaios triaxiais não-drenados e adensados isotropicamente. Foram utilizadas metodologias de análises consagradas no meio geotécnico. Todos os resultados obtidos foram apresentados e discutidos ao longo dessa dissertação, destacando-se que a porcentagem de ferro seria um fator influenciador no potencial de liquefação, bem como observou-se modificação da posição da linha do estado permanente e o aumento dos valores de parâmetros de estado.
Análise da infraestrutura de pavimento rígido com reforço diferenciado de fibras de aço.
(2017) Maciel, Priscila de Souza; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Gouveia, Antônio Maria Claret de; Martins, Cláudio José
Atualmente, os concretos reforçados com fibras curtas de aço são amplamente utilizados no Brasil e no mundo, em especial nas obras de pavimentos e túneis. O uso das fibras de aço em pavimentos de concreto se dá pela necessidade de melhoria da eficiência do concreto em função da sua reduzida capacidade de resistência à tração, consequência da dificuldade em interromper a propagação de fissuras. A fibra atua como ponte de transferência de tensão nos pontos de fissura do pavimento, restringindo a propagação da mesma devido à redução do efeito de concentração de tensões. Neste estudo adotou-se uma faixa com maior volume de fibras na área ínfera da estrutura. Os corpos de prova foram moldados em três modelos: (i) sem fibras, (ii) com fibras distribuídas uniformemente e (iii) com fibras concentradas na área inferior, utilizando concreto com aproximadamente 30MPa de resistência à compressão. Os agregados foram caracterizados quanto à granulometria e massa específica, e as fibras quanto à geometria, resistência à tração e microestrutura. Realizou-se a moldagem de oito corpos de prova cilíndricos (100x200mm) e dois prismáticos (150x150x500mm) para cada modelo. Os compósitos produzidos foram avaliados quanto à resistência à compressão, ao módulo de elasticidade, resistência à tração na flexão, à tenacidade e à absorção de água. A análise da infraestrutura se deu pelo coeficiente de recalque em função da resistência à tração na flexão. Os resultados demonstraram que a configuração de fibras concentradas na parte inferior das peças contribui para o desempenho do concreto.
Análise da ruptura de taludes pelo mecanismo de STEP-PATH vía elementos finitos.
(2016) Oscamayta, Cesar Romero; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Figueiredo, Rodrigo Peluci de; Alameda Hernández, Pedro Manuel; Arroyo Ortiz, Carlos Enrique
Na análise de estabilidade de taludes rochosos em 2D, ocorrem diferentes mecanismos de ruptura influenciados pelas descontinuidades pré-existentes, sendo os mais estudados aqueles gerados exclusivamente por descontinuidades persistentes (ruptura planar, em cunha e tombamento), para os quais existem métodos de cálculo analíticos bem estabelecidos do fator de segurança (FS). Tais mecanismos ocorrem geralmente em taludes de pequeno porte. Para taludes de médio a grande porte, a persistência das descontinuidades não é sempre suficiente para abranger toda a escala do talude e desenvolvem-se mecanismos do tipo “Step-Path”, que envolvem, necessariamente, tanto as descontinuidades como pontes de rocha intacta entre elas. No presente estudo são considerados taludes com alturas de 45,0 m, 75,0 m, 135,0 m e 270,0 m, ângulo de talude de 70º e inclinações do plano de ruptura de 20º, 30º, 45º e 60º. Foram estudadas configurações de descontinuidades coplanares e inclinadas em relação ao plano de ruptura, com ângulos das descontinuidades inclinados de 20º, 30º, 45º e 60º, pontes de rocha intacta com comprimentos de 2,50 m, 5,00 m e 10,00 m e faixa de variação do comprimento das descontinuidades de 2,98 m a 56,71 m. Os métodos empregados para se determinar os FS na análise de estabilidade foram: elementos finitos com as técnicas de SSR (Shear Strength Reduction) e GIM (Gravity Increase Method) e equilíbrio limite por Jennings (1970). Utilizou-se o programa PHASE 2D v.8.0 na análise numérica de 360 taludes, com modelo elasto-plástico perfeito, e, para o cálculo analítico de Jennings (1970), foram analisados 300 taludes em planilhas de EXCEL 2013. Das comparações de FSs entre os métodos SSR, GIM e de Jennings (1970), o método GIM apresentou valores muito mais elevados que os demais. Comparados apenas os métodos SSR e de Jennings (1970), encontraram-se FSs próximos para planos de ruptura com inclinações entre 30º e 45º. Realizaram-se também 84 modelagens para taludes de 270,0 m, 525,0 m e 705,0 m de altura, ângulo de talude de 50º e duas famílias de descontinuidades, considerando-se, além das forças de massa, as tensões in situ com razões entre a tensão horizontal e a vertical (K) de 0,43, 1,00 e 2,00. Observou-se que os FSs determinados, os deslocamentos totais no pé do talude e as tensões de tração que aparecem na crista dos taludes aumentam à medida que K aumenta. Portanto, das análises para taludes com uma e duas famílias de descontinuidades, percebeu-se que não é grande a diferença de FSs obtidos por SSR e Jennings (1970) para planos de inclinação que variam entre 30º a 45º, e que à medida que diminuem o comprimento das descontinuidades e as pontes de rocha intacta aumentam, os FS também aumentam, como esperado. Notou-se também que à medida que a altura dos taludes aumenta os FSs diminuem, devido ao efeito do fator de escala.
Análise das tensões in situ em ambiente de lavra subterrânea - Mina Cuiabá – Sabará/MG.
(2013) Trópia, Isabela Ribeiro; Figueiredo, Rodrigo Peluci de
O estudo das tensões in situ realizado na presente dissertação foi conduzido a partir da norma publicada pela International Society of Rock Mechanics (ISRM) no ano de 2012 em que sua metodologia se baseia em diversas etapas a serem seguidas para consolidação de um modelo de tensões in situ para uma dada região. A mina Cuiabá localizada na região norte do Quadrilátero Ferrífero tem suas atividades de lavra subterrâneas datadas desde o ano 1985 e serviu de modelo para aplicação da norma uma vez que várias informações sobre tensão estavam disponíveis. Foram utilizados neste estudo dados geológicos, topográficos, testemunhos de sondagem, furos de ventilação, parâmetros de laboratório e resultados de ensaios de tensão in situ. Diversos métodos para estimativa das tensões in situ foram considerados sendo ensaio de sobrefuração como método direto e as ocorrências de discing e as quebras em escavações circulares como indiretos. A primeira etapa da dissertação seguiu com a análise dos dados regionais que contribuíram para entendimento e classificação preliminar do campo de tensões em que a mina está inserida. Os litotipos e a estrutural da área foram analisados, além do resultado de ensaios de compressão uniaxial e condições dos maciços rochosos. Foram levantados 35 furos de ventilação da mina entre os níveis 7 e 15 sendo que parte destes apresentam quebras diametralmente opostas ao longo de suas paredes. Foi verificada a possibilidade de estas quebras serem indicadores da orientação das tensões como breakouts clássicos. Ensaios de sobrefuração foram realizados no ano de 2004 nos níveis 12 e 14 da mina nas profundidades 800m e 933m, respectivamente. O resultado dos ensaios foi considerado na interpretação dos dados de campo dos furos de ventilação em modelagem numérica 3D. Os furos de sondagem na mina Cuiabá tem registrado diversos intervalos com a ocorrências de discings em suas rochas de caráter rúptil desde 2008. Detalharam-se diversas características dos discings que incluem forma, espessura, distribuição espacial e outras com intuito de que estes fossem empregáveis no conhecimento das tensões in situ. Todos os dados foram interpretados e validados para consolidar o conhecimento do campo de tensões da mina.
Análise das zonas plastificadas da Rampa Fonte Grande Sul (Mina Cuiabá) via modelagem numérica.
(2017) Pimenta, Lívia Maria Vasconcelos; Peluci, Figueiredo Rodrigo; Peluci, Figueiredo Rodrigo; Lana, Milene Sabino; Napa Garcia, Gian Franco
Escavações subterrâneas profundas estão submetidas a um alto nível de tensões e, a depender das características de resistência e feições estruturais do maciço rochoso, são formadas zonas plastificadas no entorno da abertura, as quais podem comprometer sua estabilidade. Especificamente para escavações realizadas em rochas metamórficas foliadas/xistosas, o mecanismo de iniciação e progressão das rupturas está intrinsicamente relacionado à presença dessa feição estrutural, sendo esse um relevante aspecto a ser compreendido. Nesse contexto, esse estudo teve como objetivo avaliar os potenciais fatores que influenciaram a formação e contribuíram para variabilidade das zonas plastificadas que ocorrem entre os níveis 12 e 15 da Rampa Fonte Grande Sul (Mina Cuiabá, Sabará-MG), escavada em um maciço rochoso foliado. A partir de imagens de escaneamento 2-D da região, inicialmente foi medida a extensão da zona plastificada em 17 pontos no entorno de 124 seções, demonstrando-se que as tensões induzidas por bifurcações adjacentes à rampa contribuem para a alta a variabilidade do padrão (extensão/orientação) das zonas plastificadas. Restringindo a análise a 39 seções isoladas, distantes ao menos 15 m de escavações secundárias, constatou-se que o padrão das zonas plastificadas é altamente influenciado pela direção da escavação. Essa tendência foi comprovada por modelagens numéricas bidimensionais (Phase²) e tridimensionais (RS3), as quais evidenciaram que a anisotropia do maciço rochoso e sua orientação relativa ao eixo da escavação afeta o padrão das zonas plastificadas no entorno da escavação. Tendo em vista que dentre os fatores avaliados nas análises numéricas (profundidade, resistência do maciço, tensão in situ) a anisotropia foi aquele que demonstrou afetar mais fortemente o padrão médio das zonas plastificadas, as modelagens considerando o maciço rochoso isotrópico (critério de Hoek Brown) apresentaram limitações em reproduzir precisamente o padrão real das rupturas da rampa, sendo esse problema satisfatoriamente contornado através do uso da ferramenta de juntas ubíquas.
Análise de desempenho dos métodos de capacidade de carga semiempíricos e avaliação da probabilidade de ruína de uma fundação em estacas hélice contínua.
(2019) Velloso, Helena Vignoli; Azevedo, Crysthian Purcino Bernardes; Azevedo, Crysthian Purcino Bernardes; Porto, Thiago Bomjardim; Oliveira, Tales Moreira de
A norma brasileira de projeto e execução de fundação contempla dois métodos de cálculos que podem ser adotados no desenvolvimento de um projeto de fundação. Os métodos são denominados método das cargas admissíveis, no qual a segurança do sistema é avaliada por meio de um fator de segurança global, e método dos valores de projeto, fundamentado em fatores de segurança parciais. Verifica-se que nenhum dos métodos incorpora de forma abrangente a dispersão dos valores de resistência e solicitação, oriunda das inúmeras incertezas que envolvem as variáveis. Nesse contexto, é necessário verificar também a probabilidade de ruína mediante uma análise de confiabilidade. A partir do estudo de caso, esta dissertação avalia a probabilidade de ruína de um estaqueamento de fundação com base nos ensaios SPT e ensaios de carregamento dinâmico. Em função da metodologia adotada, o carregamento resistente foi obtido via método semi-empírico de estimativa de capacidade de carga. De modo a identificar o método que melhor representa a superfície resistente do estaqueamento, foi realizada uma análise de desempenho com avaliação qualitativa de métodos semi-empíricos consagrados na literatura. Nesta análise destaca-se que a qualidade da previsão de carga se mostrou favorável para o método que foi desenvolvido a partir de ensaios realizados em horizonte geotécnico similar ao caso em estudo. Com base no resultado da análise de desempenho, a probabilidade de ruína foi calculada por meio de 75 análises de confiabilidade. Verifica-se que a variabilidade da resistência provoca impacto significativo na segurança de uma estrutura de fundação e que o fator de segurança global de norma se mostrou insatisfatório para garantir a segurança dentro de limites aceitáveis de probabilidade de ruína. Adicionalmente, através de uma análise de vulnerabilidade, identificou-se o impacto da ruptura de uma estaca na segurança do estaqueamento. Verifica-se que a ruína de uma única estaca de fundação acarreta uma redistribuição da solicitação nas demais estacas do bloco, sem ocorrer necessariamente a ruptura do apoio.
Análise de erodibilidade em taludes com horizontes resistentes e suscetíveis aos processos erosivos.
(2015) Couto, Bruno de Oliveira Costa; Gomes, Romero César; Bacellar, Luis de Almeida Prado; Pejon, Osni José
A erodibilidade é considerada a propriedade mais complexa que regula o processo erosivo, devido ao grande número de variáveis que a controlam, sendo simplificadamente definida como a suscetibilidade do solo à erosão. O presente trabalho aborda a erodibilidade de solos no âmbito de taludes de corte adotando-se como padrão de referência, taludes conformados por dois horizontes tipicamente distintos em relação à ação de processos erosivos. Ao se estudar as variáveis geotécnicas que tenderiam a condicionar o comportamento distinto de ambos os horizontes, a partir de uma mesma referência espacial e ambiental, torna-se viável estabelecer correlações diretamente associadas às naturezas específicas dos solos locais. Para estabelecimento destas relações, foram coletadas amostras deformadas e indeformadas em cada um destes solos, e foram realizados ensaios de caracterização física, química, mineralógica e da metodologia MCT. As frações de areia e silte tenderam a ser dominantes, com significativa concentração de pedregulho em algumas amostras. Pode-se associar a erodibilidade dos solos a baixos valores de Índice de Plasticidade (IP). O índice de atividade (Skempton, 1953) apresentou valores elevados para os horizontes resistentes à erosão, mostrando-se importante para diferenciação de solos erodíveis. Os resultados da Metodologia MCT foram bem expressivos, confirmando o caráter mais erodível de solos NA, NA’ e NS’. As análises químicas mostram que os parâmetros CTC, pH (Δ pH), e teores de matéria orgânica são mais relevantes na distinção dos horizontes. A partir dos dados obtidos foram empregados alguns critérios propostos na literatura para avaliação do potencial de erodibilidade, porém seus resultados foram limitados e inconclusivos. Ainda foi proposto, em caráter absolutamente preliminar, um novo critério de erodibilidade, baseado na seleção de dois conjuntos de fatores: o primeiro chamado de Relação de Erodibilidade (ε), e o segundo denominado Índice de Resistência à Erosão (IRε). Estes valores foram distintos para os horizontes suscetíveis e resistentes à erosão da seguinte forma: solos erodíveis: IRε ≤ 5,0 e solos resistentes à erosão: ε ≤ 5,0 e IRε ≥ 5,0.
Análise de estabilidade de um talude da cava de alegria utilizando abordagem probabilística.
(2015) Silva, Clíscia Cerceau; Assis, André Pacheco de
Este estudo apresenta os resultados da análise de estabilidade de um talude da Mina de Alegria utilizando a abordagem probabilística. O mesmo visa mostrar as vantagens da abordagem probabilística em complementação às análises tradicionais determinísticas, através dos principais métodos probabilísticos. Dentre elas, pode-se citar a possibilidade de se trabalhar com a variabilidade dos parâmetros de entrada, ao invés da utilização somente das médias destes parâmetros. Além disso, permite calcular a probabilidade de falha (PF) de uma região e analisar o risco associado a um projeto, permitindo o gerenciamento deste. O estudo também apresenta as especificidades do programa Slide (pertencente à Rocscience) para este tipo de análise. O talude foi avaliado por três métodos probabilísticos: Método de Monte Carlo, Método FOSM e Método das Estimativas Pontuais. Para cada um dos métodos, a PF foi calculada. Observou-se que para os três métodos, não houve diferenças muito relevantes nos valores da PF, porém o Método de Monte Carlo permite um número muito maior de simulações e a avaliação de outras superfícies de ruptura além da superfície crítica determinística através do programa Slide. A seção analisada apresentou fator de segurança (FS) considerado satisfatório (FS ≥ 1.30) na análise determinística e baixa PF pelos métodos probabilísticos utilizados. Pode-se dizer que as consequências de uma possível ruptura do talude se resumem em danos no interior da cava, pois não há interferências externas próximas. Logo, consequências relativamente pequenas aliadas a uma PF baixa, conclui-se que o risco é baixo, visto que a definição do mesmo é PF versus a consequência. Dessa forma, é possível dizer que a geometria proposta garante a estabilidade da cava final da região estudada que será executada daqui a alguns anos, sem necessidade de adequações/intervenções no projeto.
Análise de estabilidade e de compressibilidade de aterros sobre solos moles - caso dos aterros de encontro da ponte sobre o Rio dos Peixes (BR 381).
(2003) Perboni, Jane Paula; Gomes, Romero César; Ribeiro, Luís Fernando Martins; Almeida, Márcio de Souza Soares de
Os projetos de aterros sobre solos moles incorporam diferentes concepções pra a superação dos problemas geotécnicos provenientes da baixa resistência ao cisalhamento e à elevada compressibilidade do solo de fundação. Neste contexto, a utilização conjugada de drenos verticais pré-fabricados para a aceleração do processo de adensamento da camada compressível e de geossintéticos como elementos de reforço na base do aterro constitui uma metodologia de excelente desempenho e de uso generalizado na prática da engenharia geotécnica. A utilização destes procedimentos em projetos de aterros de encontro de ponte e assentes sobre solos moles implica, além de estudos convencionais relativos à estabilidade das estruturas e à determinação da magnitude dos recalques e o tempo de adensamento, a estimativa da magnitude e distribuição dos deslocamentos horizontais e dos esforços transferidos aos elementos estruturais da ponte. Sendo assim, este trabalho apresenta e discute os estudos e análises implementadas para a execução do projeto dos aterros de encontro da ponte sobre o Rio dos Peixes, estrutura situada no sul do estado de Minas Gerais e pertencente às obras de duplicação da rodovia Fernão Dias (BR 381), que interliga as cidades de Belo Horizonte e São Paulo. O projeto engloba a estabilização do solo de fundação através da aplicação de drenos verticais pré-fabricados, o reforço dos aterros pela inclusão de geogrelhas e o reforço das estacas tipo Franki da ponte com a implementação de estacas-raiz. Neste sentido, esta dissertação apresenta as metodologias de projeto, o programa de investigação geotécnica que envolve os ensaios de campo e de laboratório do solo compressível local e do material de aterro, bem como os resultados das análises de estabilidade e de compressibilidade e os resultados obtidos através do monitoramento realizado.
Análise de estabilidade tridimensional e estudo de sensibilidade dos parâmetros condicionantes da ruptura de um talude de cava.
(2020) Oliveira, Davidson Miguel Avelar de; Lana, Milene Sabino; Lana, Milene Sabino; Santos, Tatiana Barreto dos; Magalhães, Fábio Soares
A identificação das zonas suscetíveis à instabilização de um talude de cava é imprescindível para o gerenciamento e operação de minas a céu aberto. Neste sentido, este trabalho destina-se ao estudo dos parâmetros condicionantes da ruptura combinada que ocorreu no setor norte de uma cava de uma mina a céu aberto. A ruptura global combinada é caracterizada por uma camada superior de solo, rocha intemperizada, na qual exerce uma tensão atuante em dois planos de famílias de falha, que se interceptam formando uma cunha. As principais rochas no talude de estudo são: Granodiorito, Quartzo-Biotita Xisto, Xisto Grafitoso e o Minério Sílico-Carbonatado. Entre os anos de 2013 a 2019 foram realizados cerca de 5014 pontos de levantamentos geológicos na cava de estudo. Estes dados foram tratados em conjunto com dados de ensaios e testes de campo para definição dos parâmetros geomecânicos. Adotou-se nas análises de estabilidade o critério de resistência de Hoek-Brown para o maciço rochoso, BartonBandis para as descontinuidades e Mohr-Coulomb para as rochas intemperizadas. Posteriormente, foram realizadas análises de estabilidade cinemática e por equilíbrio limite tridimensional com os parâmetros de resistência médios definidos. O resultado de fator de segurança (F.S.), definido com os parâmetros médios, apresentou valor muito próximo ao mínimo aceitável proposto por diversos autores na literatura, F.S.>1,3. Tendo em vista que a ruptura global é um fato concretizado, foram realizadas análises para definição dos parâmetros condicionantes da ruptura. Para esta condição os parâmetros das descontinuidades foram reduzidos progressivamente por fatores percentuais de redução. As análises cíclicas de estabilidade foram encerradas quando encontrou-se F.S.=1,0, e, então, determinou-se neste cenário os parâmetros das descontinuidades condicionantes da ruptura. A condição de susceptibilidade de ocorrência da ruptura do tipo cunha foi avaliada por meio de análises cinemáticas para condição de ângulo de atrito médio e para condição de ângulo de atrito determinado na condição de ruptura. Neste contexto, os resultados apontam um aumento considerável da probabilidade de falha cinemática. Por fim, foram realizados estudos de sensibilidade de inclinação de retaludamento do talude, correspondente à condição estável.
Análise de susceptibilidade de duas cavidades em litologia de ferro na Serra do Gandarela, MG. Estudo de caso: AP_0009 e AP_0038.
(2017) Dutra, Georgete Macedo; Lima, Hernani Mota de; Lima, Hernani Mota de; Gomes, Romero César; Piló, Luís Beethoven
De acordo com a legislação brasileira, as cavidades são bens da união e devem ser protegidas. Cavidades de máxima relevância não podem sofrer danos. Mas as cavidades são dinâmicas, evoluem com o tempo; a evolução natural de uma cavidade é o colapso do teto e/ou desmoronamentos. Esta dissertação visou caracterizar duas cavidades associadas a litologias ferruginosas do ponto de vista geológico, geotécnico e hídrico por meio de: mapeamento de descontinuidades; classificação geomecânica do maciço pelo sistema RMR e Q; mapa de espessura de teto; mapa de pontos de aporte de água (gotejamentos, espeleotemas, bacias), cones de sedimentos e raízes; caracterização da pluviometria e infiltração das águas nas cavidades. De posse destes dados realizou-se sobreposição dos mapas e análise da susceptibilidade geotécnica. As cavidades situam-se no sinclinal Gandarela (MG) e são denominadas de AP_0009 e AP_0038. A AP_0009 é uma cavidade natural subterrânea em canga e hematitito; a AP_0038 é uma paleotoca em canga e saprolito (ocre). Atualmente não há mineração no local. As análises mostraram que o principal fator de instabilidade na AP_0009 são descontinuidades abertas definindo fragmentos métricos no teto. Na cavidade AP_0038 a principal susceptibilidade a desmoronamentos relaciona-se ao tamanho do vão livre e espessura de teto. Em ambas as cavidades pode ocorrer colapso do teto em condições naturais; o principal agente desestabilizador é a água – através da percolação favorece a retirada de material cimentante na canga (AP_0038) e/ou lava as paredes das descontinuidades (AP_0009). Complementando os estudos realizou-se análise da infiltração das águas nas cavidades e relações com a pluviometria.
Análise do comportamento geotécnico de aterro experimental executado sobre um depósito de rejeitos finos.
(2016) Ferreira, Daiane Souza; Gomes, Romero César; Silva Filho, Jorge Felippe da; Maia, Karla Cristina Araújo Pimentel
A implantação de estruturas sobre depósitos de rejeitos de mineração constitui uma prática comum em empreendimentos de mineração, particularmente no caso de barragens alteadas para montante. Neste sentido, torna-se imperativo o estudo do comportamento geotécnico dos rejeitos como material de construção e de fundação de tais estruturas, com ênfase na magnitude dos deslocamentos, poropressões induzidas e suscetibilidade ao fenômeno da liquefação. O presente trabalho apresenta e discute os resultados da implantação de um aterro experimental, construído com rejeitos granulares, sobre o depósito de rejeitos finos da região da Baia 3 da Barragem de Germano da Samarco Mineração S.A. O aterro, com 6,0 m de altura e berma de equilíbrio, possui 30 m de largura (base) e 33 m de comprimento, taludes de 3H:2V e foi instrumentado com perfilômetro, placas de recalque, piezômetros elétricos de corda vibrante, inclinômetros e medidor de nível d’água. Além da instrumentação, ensaios de laboratório e de campo foram executados para a caracterização dos materiais estudados e determinação dos parâmetros de resistência e compressibilidade dos mesmos. Os estudos realizados incluíram a caracterização e a definição estratigráfica do depósito dos rejeitos finos, a determinação dos parâmetros geotécnicos dos materiais de construção, as análises numéricas da estabilidade e do comportamento tensão-deformação do aterro construído e os potenciais gatilhos de liquefação dos rejeitos suscetíveis ao fenômeno. Os resultados das simulações numéricas foram correlacionados aos registros da instrumentação de campo, mostrando uma boa concordância de valores e atestando a estabilidade da estrutura, bem como a não mobilização de gatilhos de liquefação estática para o sistema aterro – depósito de rejeitos investigado.
Análise do comportamento geotécnico de um rejeito de minério de ouro no estado crítico.
(2021) Souza, Hiago Apolinário de; Pereira, Eleonardo Lucas; Gomes, Romero César; Pereira, Eleonardo Lucas; Barbosa, Terezinha de Jesus Espósito; Queiroz, Paulo Ivo Braga de
Os estudos envolvendo a liquefação de rejeitos de mineração, principalmente a partir da popularização da metodologia de Olson (2001), vêm sendo amparados, muitas vezes exclusivamente, por correlações empíricas envolvendo medidas diretas de ensaios de campo, particularmente ensaios CPTu. Não obstante, o desenvolvimento histórico da compreensão do fenômeno, parte do conceito de índice de vazios crítico postulado por Casagrande (1936), amparado em ensaios laboratoriais de cisalhamento direto. O conhecimento claro dos estados limites dos rejeitos, a partir de ensaios laboratoriais, materializado nas respectivas linhas de estados críticos, compreende um pré-requisito básico, entretanto pouco difundido em âmbito profissional, no que tange à avaliação da susceptibilidade à liquefação destes rejeitos, à luz da previsão de seu comportamento não drenado. Neste cenário, através de uma série de ensaios triaxiais drenados e não drenados, em amostras adensadas isotropicamente, foram conduzidos estudos para determinação da linha dos estados críticos de um rejeito de ouro. Assim, tomandose as condições pré-cisalhamento e crítica como referência, determinou-se os valores dos parâmetros de estado, índices de estado e índices de fragilidade não drenada, correlacionandoos com o comportamento geomecânico do rejeito, através de parâmetros que quantificam a contratilidade e a resistência não drenada dos solos. Os pontos de pico das trajetórias de tensão no diagrama de Cambridge, foram utilizados para determinação das superfícies de colapso e linhas de instabilidade, conforme propostas de Sladen et al. (1985) e Lade (1992,1994), respectivamente. Conhecendo-se a influência das variáveis que tomam o estado crítico como referência no comportamento geomecânico do rejeito, similar à proposição de Pereira (2005), utilizou-se de uma adaptação da proposta de Poulos et al. (1985). Destarte, foram calculados fatores de segurança para taludes hipotéticos, constituídos do rejeito estudado, para diferentes condições de estado e geometria. Por fim, as envoltórias e relações de proporcionalidade obtidas nesta dissertação, foram extensivamente comparadas com dados disponíveis na literatura, sendo observada boa aderência dos resultados obtidos com a bibliografia analisada.